LED工作原理

LED具有環(huán)保、節(jié)能、效率高、壽命長(zhǎng)、安全可靠的上風(fēng)，為此，必需了解LED的使用前提、工作原理、驅(qū)動(dòng)方法和典型應(yīng)用。當(dāng)PWM波輸出低電平時(shí)，VQ1截止，LED熄滅。線形穩(wěn)壓法的長(zhǎng)處是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸、外部元件少、效率中等、本錢(qián)較低。但一般的整流電路的輸出電壓跟著電網(wǎng)電壓的波動(dòng)也會(huì)變化，由此可知，采用恒壓源驅(qū)動(dòng)不能保證LED亮度的一致性，并且影響LED的特性。

LED的亮度主要與VF、IF有關(guān)。經(jīng)由三極管VQ1的基極連接到P溝道MOS管的柵極上。長(zhǎng)處是高效、不亂，但輕易產(chǎn)生人耳聽(tīng)得見(jiàn)的噪聲，本錢(qián)高，設(shè)計(jì)復(fù)雜。但是，此電路效率仍是低。因此，LED驅(qū)動(dòng)通常采用恒流源驅(qū)動(dòng)。這類電路常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)包括降壓、升壓、降壓-升壓等類型。

LED的驅(qū)動(dòng)技術(shù)與開(kāi)關(guān)電源中應(yīng)用的技術(shù)十分類似，LED驅(qū)動(dòng)電路是一種電源轉(zhuǎn)換電路，但輸出的是恒定電流而非恒定電壓。為了知足以上要求，通常采用的控制電流的方法有：通過(guò)調(diào)節(jié)限流電阻的大小實(shí)現(xiàn)控制電流；通過(guò)調(diào)節(jié)限流電阻上的基準(zhǔn)電壓來(lái)調(diào)節(jié)電流；PWM調(diào)制實(shí)現(xiàn)電流控制。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路直接驅(qū)動(dòng)MOS管時(shí)，會(huì)引起被驅(qū)動(dòng)MOS管的快速開(kāi)通和關(guān)斷，這就可能造成被驅(qū)動(dòng)MOS管漏源極間電壓的振蕩。由圖可知，LED的最高IF可達(dá)1A，而VF通常為2V～4V。驅(qū)動(dòng)的任務(wù)既要保持恒流特性，還要保持較低的功耗。

限流法

電網(wǎng)電壓通過(guò)降壓、整流、濾波后，通過(guò)電阻限流使LED不亂工作。使用者只需提供寬、窄不同的數(shù)字脈沖，即可實(shí)現(xiàn)改變輸出電流，從而調(diào)節(jié)白光LED的亮度。

LED驅(qū)動(dòng)技術(shù) 由LED的工作原理知道，要使LED保持最佳的亮度狀態(tài)，需要恒流源來(lái)驅(qū)動(dòng)。?

PWM法

PWM脈寬調(diào)制，即用脈寬調(diào)制的方法，改變LED驅(qū)動(dòng)電流的脈沖占空比來(lái)控制光的亮度。一則引起射頻干擾，二則有可能造成MOS管遭受過(guò)高的電壓而擊穿損壞。此驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是，通過(guò)一個(gè)電感器將能量傳遞給負(fù)載，通常是用一個(gè)PWM控制信號(hào)，對(duì)MOSFET晶體管觸發(fā)導(dǎo)通和關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。

LED的VF與IF 的關(guān)系

LED的正向壓降變化范圍比較大(可達(dá)1V以上)，而由上圖中的VF-IF曲線可知，VF的微小變化會(huì)引起IF較大的變化，從而引起亮度的較大變化。

所以，通常LED的發(fā)光特性都用電流的函數(shù)來(lái)描述，而不是電壓的函數(shù)。通過(guò)改變PWM的占空比和電感器的充放電時(shí)間，對(duì)輸入電壓和輸出電壓的比率進(jìn)行調(diào)節(jié)。電阻限流的長(zhǎng)處是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)樸、本錢(qián)低、無(wú)電磁干擾；但是電流會(huì)跟著VF的變化而改變亮度，效率很低，散熱難。由于MC7809和R1上的壓降仍占很大比例，其效率約為40%左右。當(dāng)電源電壓在±10%的范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，流過(guò)LED的電流變化將≥25%，LED上的功率變化超過(guò)30%。

LED驅(qū)動(dòng)工作原理

低碳”糊口是目前倡導(dǎo)的一種觀念，對(duì)于照明來(lái)說(shuō)，LED的應(yīng)用就是詳細(xì)體現(xiàn)。

P溝道MOS管的柵極驅(qū)動(dòng)，采用簡(jiǎn)樸的NPN三極管驅(qū)動(dòng)放大電路，以改善MOS管的導(dǎo)通過(guò)程，減少驅(qū)動(dòng)電源的功率。是利用簡(jiǎn)樸的數(shù)字脈沖，反復(fù)開(kāi)關(guān)LED驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光技術(shù)。當(dāng)PWM波輸出高電平時(shí)，三極管VQ1導(dǎo)通，從而使MOS管的柵極電壓低于源極電壓，MOS管的源極和漏極導(dǎo)通，LED點(diǎn)亮。這種電路的致命缺點(diǎn)是：電阻R上的功耗直接影響了系統(tǒng)的效率，再加上變壓器損耗，系統(tǒng)效率約50%。為了達(dá)到既能使LED不亂工作，又能保持高的效率，應(yīng)采用低功耗的限流元件和電路來(lái)使系統(tǒng)效率進(jìn)步。不管在任何情況下，都要輸出恒定而均勻的電流，紋波電流要控制在一定的范圍內(nèi)。LED的伏安特性見(jiàn)圖1，其中VF是LED的正向壓降、IF是正向電流。

穩(wěn)壓法

一個(gè)集成穩(wěn)壓元件MC7809，使輸出真?zhèn)€電壓基本不亂在9V，限流電阻R可用得很小，不會(huì)造成LED的電壓不穩(wěn)。當(dāng)正向電壓超過(guò)閾值(即導(dǎo)通電壓，如圖約1.7V)時(shí)，可近似以為IF與VF成正比。為解決這一題目，需在被驅(qū)動(dòng)MOS管的柵極與驅(qū)動(dòng)電路的輸出之間串聯(lián)一只無(wú)感電阻。這就稱不上是節(jié)能照明產(chǎn)品。